使用排气热回收和热电池的后桥润滑油温度控制制造技术

本发明专利技术涉及使用排气热回收和热电池的后桥润滑油温度控制。提供了用于调节后桥润滑油的温度的方法和系统。在一个示例中，后桥冷却剂系统可包括带有多个阀和传感器的冷却剂回路，从而调节与排气热回收和储存系统处于热交换关系的冷却剂流以将暖的冷却剂递送到后桥热交换器，以使后桥润滑油升温。该方法可通过控制器调节后桥冷却剂系统的部件，从而从冷却剂系统的部件接收传感器输入。

【技术实现步骤摘要】
使用排气热回收和热电池的后桥润滑油温度控制
本申请整体涉及用于控制车辆中的后桥(rearaxle)润滑油温度的方法和系统。
技术介绍
常规的后轮驱动车辆中的动力传动系统包括后桥或可包括轴构件和齿轮组的差动系统，从而将功率从驱动轴传送到轴构件以推进车辆。后桥齿轮组可通过润滑油润滑以确保后桥差速器的平稳操作。润滑油的粘度和其他流体特性是温度的函数，并影响后桥系统的效率和性能，且因此影响车辆的效率和性能。随着温度增加，后桥润滑油的粘度可较小，且随着温度降低，后桥润滑油的粘度可较大。例如，在发动机冷起动时，润滑油可为冷的且因此，其粘度会比期望的大。相反地，例如，在高发动机负荷处，后桥润滑油可过热且其粘度会比期望的小。为了使摩擦损失最小化并减小可导致燃料效率降低的后桥齿轮的磨损，期望监测后桥润滑油温度并使润滑油温度维持在指定的温度范围内以用于后桥齿轮的最佳润滑。为了解决差别预热的问题，示例方法在U.S.6,899,074中示出，包括使用冷却剂回路和联接到后桥的热交换器系统以调节后桥润滑油的温度。在U.S.8,485,932中示出的另一途径中，电加热和冷却元件联接到后桥以调节后桥润滑油的温度。
技术实现思路
然而，本文专利技术人已经认识到此类系统的潜在问题，其包括缺少捕获并储存在后桥冷却剂系统中可用的额外的热能的装置以及耗尽储存的热能以满足后桥润滑油立即加热需求的能力。因此，本文提供了一种至少部分解决上述问题的系统。在一个示例中，后桥冷却剂系统可包括用于将来自发动机排气系统的热传递到冷却流体的排气热回收系统、在冷却流体和后桥润滑油之间传递热的后桥热交换器，以及定位在排气热回收系统和后桥热交换器中间的热电池系统，所述热电池系统经配置以储存来自排气热回收系统的过剩热。在一个示例中，后桥冷却剂系统还可包括存储指令的控制器，所述指令可执行以：响应于第一状况，使排气绕过排气热回收系统并使冷却流体从热电池系统流到后桥热交换器，并且响应于第二状况，使排气绕过排气热回收系统并使冷却流体从排气热回收系统流到后桥热交换器，从而绕过热电池系统并使冷却流体流经后桥热交换器以从后桥润滑油中去除热。在一个示例中，第一状况可包括后桥润滑油温度高于阈值温度和热电池系统温度低于后桥润滑油温度，且第二状况可包括后桥润滑油温度高于阈值温度以及热电池系统温度等于或大于后桥润滑油温度。这样，后桥润滑油的温度可通过排气热回收和储存系统进行调节，所述排气热回收和储存系统包括联接到与后桥热交换器连通的后桥冷却剂回路的排气热交换器和热电池系统。热电池系统可储存从排气回收的未用过的额外的热且当需要额外的热能时，可将储存的热能提供回到后桥冷却剂回路。通过上述热交换器和冷却剂回路的冷却剂流可通过冷却剂泵和相关联的阀进行调节，通过从沿冷却剂回路安置的传感器接收传感器输入的控制器进行控制。应当理解，提供上述
技术实现思路
以简化的形式引入在具体实施方式中进一步描述的所选概念。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由所附权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上述或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。附图说明图1示出包括联接到排气热回收和储存系统并联接到后桥热交换器的冷却剂回路的后桥冷却系统的示例。图2示出用于通过联接到排气热回收和储存系统并联接到后桥热交换器的冷却剂回路调节后桥润滑油温度的方法。图3示出图2的方法的继续，其调节后桥润滑油温度。图4示出示例曲线图，其示出在各种后桥润滑油温度状况期间的后桥冷却剂系统的泵操作和阀位置。具体实施方式下面的描述涉及用于调节后桥润滑油的温度的系统和方法。润滑油温度直接影响后桥润滑油的粘度，因此影响润滑后桥齿轮的油的特性。期望使后桥润滑油维持在指定的温度范围内，从而避免后桥润滑油过热或过冷。后桥润滑油比典型的发动机或变速器油更具粘性。较粘稠的后桥润滑油的原因是在高温下，诸如沙漠牵引，后桥的准双曲面齿轮组相比直切齿轮具有更多的滑动和润滑剪切，从而需要较粘稠的油用于适当的润滑。尽管后桥由于内部摩擦热而在整个使用过程中缓慢升温，但在后桥润滑油暖之前较低效率的动力传动可导致燃料效率的直接损失。另外，例如，相比发动机冷却剂，较高粘度的后桥润滑油花费更长时间升温到操作温度，且因此如果后桥润滑系统经由发动机冷却剂加热，则后桥润滑油可处于低于期望的温度，即使当发动机完全暖机时。为了调节后桥润滑油的温度，图1示出后桥冷却剂系统，其包括冷却剂回路，所述冷却剂回路可从排气热交换器回收热能，可将过剩热能储存在热电池储存系统中或耗尽来自联接的热电池储存系统的热，并使冷却剂流到后桥热交换器从而调节后桥润滑油的温度。图2和图3示出控制器根据从后桥冷却剂系统传达的传感器输入控制后桥冷却剂系统的部件的示例方法。图4示出示例曲线图，其示出在各种后桥润滑油温度状况下通过控制器调节的后桥冷却剂系统的泵操作和阀位置。图1示出冷却系统100的示例，该冷却系统100包括带有通过冷却剂回路的阀调节的冷却剂流的排气热储存和回收系统，所述冷却剂回路可包括在发动机系统中。在冷却系统100的实施例中，冷却剂经由冷却剂管路102通过流体泵104循环。在一个示例中，流体泵104可经由例如交流发电机或电池电驱动。在另外的示例中，流体泵104可经由例如发动机机械驱动。冷却剂管路102中的冷却剂流的方向由箭头指示。冷却系统100将冷却剂管路102联接到排气热回收(EGHR)系统106、热电池系统(TBS)114，以及后桥热交换器(RAHX)118，该后桥热交换器(RAHX)118用于使其中安装有冷却剂系统的车辆的后桥132处的差速器用润滑剂(也称为后桥润滑油)升温。沿冷却剂管路102和相关联系统的冷却剂流的方向可通过一个或多个三通阀调节。在一个实施例中，EGHR106下游的冷却剂流可通过三通阀110调节。阀110可调节至TBS114的冷却剂流。通过RAHX118的冷却剂流可通过RAHX118上游的冷却剂三通阀116调节。阀110和阀116可为将冷却剂流分为两个不同的流动路径的三通阀。冷却剂管路102可流体联接到脱气瓶/罐122。冷却剂在脱气罐中脱气后可在连接到流体泵104的冷却剂管路102中用于另外的再循环。后桥132可利用后桥润滑油润滑，所述后桥润滑油可流经/流动通过RAHX118以便与RAHX118处的冷却剂处于热交换关系。内燃机通过使用排气管的排气系统排出热排气。冷却剂回路与排气形成热交换关系以捕集来自排气的热以储存在TBS114中。EGHR系统106可包括排气热交换器(EGHX)108，其能够将来自内燃机140的排气流的热传递到冷却剂。热气流可为来自柴油发动机、汽油发动机或其他合适的发动机的排气。在一个示例中，排气流经排气通道126处的EGHX。排气通道126可从发动机的排气歧管或其他排气部件接收排气。在其他示例中，EGHX可从另一合适的来源接收排气，诸如从排气歧管或直接从一个或多个汽缸接收排气。另外，在一些示例中，EGHX可经由冷却剂流从汽缸盖或汽缸体回收排气热。发动机140可通过包括至少一个泵、散热器、对应的冷却剂管路和/或其他部件的发动机冷却剂系统142冷却。发动机冷却剂系统142中的冷却剂可流经发动机的一个或多个冷却剂夹套。至少在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种后桥冷却剂系统，其包括：排气热回收系统，其用于将来自发动机排气系统的热传递到冷却流体；后桥热交换器，其用于在所述冷却流体和后桥润滑油之间传递热；以及热电池系统，其定位在所述排气热回收系统和所述后桥热交换器中间，所述热电池系统经配置以储存来自所述排气热回收系统的过剩热。

【技术特征摘要】
2015.12.09 US 14/964,3321.一种后桥冷却剂系统，其包括：排气热回收系统，其用于将来自发动机排气系统的热传递到冷却流体；后桥热交换器，其用于在所述冷却流体和后桥润滑油之间传递热；以及热电池系统，其定位在所述排气热回收系统和所述后桥热交换器中间，所述热电池系统经配置以储存来自所述排气热回收系统的过剩热。2.根据权利要求1所述的后桥冷却剂系统，还包括存储指令的控制器，所述指令能够执行以：响应于第一状况，使排气绕过所述排气热回收系统并使冷却流体从所述热电池系统流到所述后桥热交换器；且响应于第二状况，使排气绕过所述排气热回收系统并使冷却流体从所述排气热回收系统流到所述后桥热交换器。3.根据权利要求2所述的后桥冷却剂系统，其中所述第一状况包括后桥润滑油温度高于阈值温度和热电池系统温度低于所述后桥润滑油温度，且其中所述第二状况包括后桥润滑油温度高于所述阈值温度和热电池系统温度等于或大于所述后桥润滑油温度。4.根据权利要求3所述的后桥冷却剂系统，其中所述阈值温度是第一阈值温度，且其中所述控制器包括另外的指令，所述另外的指令能够执行以：响应于后桥润滑油温度在低于所述第一阈值温度的第二阈值温度以下，将排气引导到所述排气热回收系统并使加热的冷却流体从所述排气热回收系统流到所述后桥热交换器。5.根据权利要求4所述的后桥冷却剂系统，还包括定位在所述后桥热交换器上游的第一阀，其中响应于后桥润滑油温度在所述第一阈值温度和所述第二阈值温度之间的温度范围内，所述控制器经配置以将所述第一阀调整到第一位置，从而引导冷却流体以绕过所述后桥热交换器，且响应于所述第一状况和所述第二状况，所述控制器经配置以将所述第一阀调整到第二位置，从而将冷却流体引导到所述后桥热交换器。6.根据权利要求5所述的后桥冷却剂系统，还包括所述热电池系统上游的第二阀，所述第二阀经配置以响应于所述第二状况，使冷却流体绕过所述热电池系统，且响应于所述第一状况，将冷却流体引导到所述热电池系统。7.根据权利要求2所述的后桥冷却剂系统，其中所述排气热回收系统包括经配置以接收排气和所述冷却流体的排气热交换器，以及控制至所述排气热交换器的排气流的排气旁通阀，且其中所述控制器经配置以将所述排气旁通阀致动到第一位置，以将排气引导到所述排气热交换器，并将所述排气旁通阀致动到第二位置，以使所述排气绕过所述排气热交换器。8.根据权利要求5所述的后桥冷却剂系统，其中所述控制器经配置以响应于所述排气热交换器两端的排气压降而调整所述排气旁通阀。9.根据权利要求1所述的后桥冷却剂系统，还包括：所述热电池系统下游的第一温度传感器，以及所述后桥热交换器下游的第二温度传感器。10.根据权利要求9所述的后桥冷却剂系统，其中所述控制器经配置以基于冷却流体流率和由所述第二温度传感器测量的温度确定后桥润滑油温度，并基于冷却流体流率和由所述第一温度传感器测量的温度确定热电池系统温度。11.根据权利要求1所述的后桥冷却剂系...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·科尔，S·卡特拉格达，P·本可夫斯基，D·K·拜德尼，M·莱文，C·J·巴克曼，D·H·德米托夫，A·Y·卡尼克，F·谢赫，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US